Cuando la velocidad de la luz depende de su dirección

La luz no viaja a la misma velocidad en todas las direcciones bajo el efecto de un campo electromagnético. A pesar de lo predice la teoría, este efecto contrario a la intuición tiene por primera vez se ha demostrado experimentalmente en un gas por un equipo del Laboratorio «Las colisiones Agrégats Réactivité» (CNRS / Université Paul Sabatier – Toulouse 3). Los investigadores midieron con extrema precisión, de alrededor de 1/1000000000 m / s (1), la diferencia entre las velocidades de propagación de luz en una dirección y en la dirección opuesta. Estos resultados abren el camino a más a fondo las investigaciones destinadas a mejorar el modelo que describe las interacciones de las partículas elementales. Publicado el 11 de mayo de 2011 en la revista Physical Review Letters, señalan que las nuevas aplicaciones de la óptica.

En un vacío absoluto, la luz viaja a una velocidad constante de 299.792.458 m / s. Parece natural que se propagan a la misma velocidad en todas las direcciones. Sin embargo, contra toda intuición, hay situaciones en las que esta propiedad no es válido, sobre todo cuando un campo eléctrico y un campo magnético se aplican. Estos casos se predijo por primera vez por la teoría a finales de 1970 e incluso se deben observar en el vacío. Sin embargo, estas variaciones muy ligeras son difíciles de confirmar experimentalmente.

El progreso tecnológico ha hecho posible la detección de estos efectos en un gas (en este ejemplo, el nitrógeno). Para observarlos, los investigadores del CNRS y la Universidad Paul Sabatier diseñado una cavidad óptica (2) en la que los rayos de luz pasan a través de un dispositivo con imanes y electrodos, lo que hace posible la generación de intensos campos eléctricos y magnéticos (el campo magnético aplicado es 20.000 veces mayor que la de la tierra). De esta manera, conseguido demostrar experimentalmente, por primera vez, que la luz no viaja a la misma velocidad en direcciones opuestas en un gas, donde reina un campo electromagnético. La diferencia medida de la velocidad es de alrededor de 1/1000000000 m / s (es decir, 10-9 m / s, que es equivalente a 10-18 veces la velocidad de la luz).Esta diferencia infinitesimal, predicho por la teoría, es causada por los campos magnéticos y eléctricos. 

Estos resultados abren nuevas vías varias. En primer lugar, podrían permitir que las mediciones de la anisotropía de propagación de la luz para ser empujado aún más. Al aumentar la sensibilidad del dispositivo de medición, los investigadores podrían, algún día, observar las fallas mínimas de invarianza de Lorentz, que es una simetría fundamental expresada en el marco de la teoría de la relatividad. Esto haría posible poner a prueba ciertas propuestas teóricas para mejorar el modelo estándar (un modelo que hoy se describen todas las interacciones entre partículas elementales). En segundo lugar, la anisotropía como dirección regida por un campo electromagnético podría abrir nuevas aplicaciones en óptica, como los componentes cuyo comportamiento podría variar en función de la dirección, con todo lo que está siendo controlado por un campo magnético.

 

Vitesse de la lumière


© Cécile Robilliard / CNRS

La cavidad óptica utilizada en el experimento


 

Notas:

(1) Una billonésima de m / s es equivalente a 10-9 m / s. 
(2) Una cavidad óptica es un dispositivo en el que los rayos de luz ciertos son capaces de permanecer confinado por medio de espejos en los que están reflejados.

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